木偶戲的幕後操縱形式及台前演出，無論是角色形象，乃至表演形式均百變紛陳。自木偶藝人不斷改良木偶的構造，妙用各種生活常識及科學原理，使木偶活動自如、栩栩如生，木偶終於由「喪葬之用」轉投「喜慶娛樂」之中。例如提線木偶，便明顯是簡化了人體骨骼的構造，以木條來設計機關裝置，再配合牽線的長短、力度大小，來模仿人體動作。而古時的木偶藝人利用科學原理達到特殊演出效果的例子，亦多不勝數，其中最廣為人知的莫過於「水傀儡」及「藥發傀儡」了。

「水傀儡」是由藝人直接操縱木偶在水面上表演特定故事情節的木偶藝術。這種表演一般在小船上進行，據《東京夢華錄‧駕幸臨水殿觀爭標錫宴》載：「有一小船，上結小綵樓，下有三小門，如傀儡棚，正對水中。樂船上參軍色進致語，樂作，綵棚中門開，出小木偶人，小船上有一白衣垂釣……繼有木偶築球舞旋之類，亦各念致語，唱和，樂作而已，謂之『水傀儡』。」至明代，則改用方水池作舞台，表演的內容更富故事性。劉若愚在《明宮史》中指出「水傀儡」是用輕木雕成約2尺高的偶人，只有上身，無腿足。每個偶人底部安一卯榫，用長約3尺的竹板承托。再將一個木池添水7分滿。水內放以活魚蝦及萍藻。隔以紗帳，操縱之人便在圍屏之內，在屏下游移動轉。

「藥發傀儡」說傳自金代（1115—1234年），盛行至清道光（1821—1850年）年間。在宋《東京夢華錄》中有「藏壓藥法傀儡」的記載。稱為「藏壓」，可能就是借火藥爆炸的反作用力使傀儡活動。現在所見的「焰火」表演，亦有人物隨火光而出現，便可能是傳自「藏壓」的方法。「焰火」又稱「煙火」、「花盒」，在民間流傳已久。在清人寫的《火戲略》中，也記述了「火戲」借助「藥力」，映出種種人物故事的片段，同時還詳細敍述了「火戲」的製作方法，並按不同的製作方法和燃放效果分為「軟器」、「變器」、「合器」、「飛器」等。此外還介紹了「煙戲」，「不以火而以煙為，有結成五色樓台人物山水各劇。」由以上記載，可見「藥發傀儡」在明清時期的盛行程度。

時至今日，在陝西蒲城縣尚流傳着以火藥為動力，製作精巧的「焰火」表演──「火神會」，名曰「桿火」或「架子火」，在燃點火藥後能映出《天女散花》、《武松打虎》、《唐僧取經》、《劈山救母》、《三打白骨精》等百餘種傳統人物故事片段。